超高频球压聚焦超声换能器的声场研究

费春龙1, 李照希1
1中国,陕西西安,西安电子科技大学
Published in 2020

本研究利用COMSOL软件进行超高频换能器的声场仿真和数据提取。首先,利用COMSOL固体力学模块和AC/DC中的静电模块对压电材料铌酸锂进行多物理场压电效应的建模。然后,利用压力声学频率模块和声结构边界多物理场进行压电材料振动产生声场的分布研究。其中对压电材料的二维轴对称的几何建模中利用了圆形分层拟合的球压聚焦,并通过调整坐标系改变压电材料的极化方向贴合于实际情况。此仿真预期得到球压后的超声换能器的聚焦特性,其中包括焦点位置(绝对声压最高点),横向分辨率(绝对声压横向分布的-6dB 半高度带宽值)和纵向分辨率(绝对声压纵向分布的-3dB宽度值)。最终通过仿真获得了100 MHz中心频率的球压超声换能器的声压分布图如图1(a)和(b)所示,并在交点处绘制一维绘图组得到了其横向和纵向分辨率分别为25um和176um(图1(c)和(d))。此项目通过仿真获得了球压后的超高频超声换能器的声场特性并且表征了其聚焦特性,该研究给球压型的超声换能器性能提供了真实参考依据,这对超声换能器用于医学成像,声镊和神经调控等生物医学应用有着非常重要的指导作用。

Téléchargement